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高鐵跨既有鐵路連續(xù)梁斜拉掛籃設(shè)計與施工

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本文結(jié)合當前高鐵連續(xù)梁施工的一般情況，對鐵路客?？缂扔需F路連續(xù)梁斜拉掛籃設(shè)計與施工、掛籃的結(jié)構(gòu)形式、標準化掛籃選型、關(guān)鍵技術(shù)等進行了簡要分析，提出了一些鐵路掛籃設(shè)計施工標準化策略，以供同行交流學(xué)習(xí)。

高鐵建設(shè)；跨既有鐵路；連續(xù)梁；斜拉掛籃；設(shè)計；施工

實際中，掛籃是懸臂施工中的主要設(shè)備，也是在鐵路連續(xù)梁施工中常見的設(shè)備。在現(xiàn)實應(yīng)用中，由于種類較多、缺乏標準等問題，在安裝和使用的過程中容易出現(xiàn)安全隱患，值得技術(shù)人員關(guān)注與思考.

1.掛籃形式選擇與結(jié)構(gòu)參數(shù)

1.1掛籃形式選擇

懸灌施工中存在掛籃構(gòu)件的單塊最大重量、掛籃安拆時吊車的擺放空間、掛籃的截面尺寸等多種因素制約掛籃的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計，南環(huán)線特大橋掛籃形式在參考了平弦無平衡重掛籃、菱形掛籃、弓弦式掛籃、三角掛籃、斜拉式掛籃等結(jié)構(gòu)形式后，充分考慮該處既有線施工的安全控制的難度，從中選取了輕型斜拉掛籃。該掛籃與其他形式掛籃比較有幾個突出特點：第一，斜拉掛籃與菱形等掛籃相比，主梁緊貼已澆梁體，掛籃重心緊靠已澆梁體，并將以往的走行軌道優(yōu)化為平板支撐，用特制的壓輪，減小行進中的摩擦阻力，從而提高掛籃走行的穩(wěn)定性，勞動強度減小，工效提高。第二，結(jié)構(gòu)簡單、重量較輕、便于拆卸。設(shè)計中斜拉掛籃主梁和主要結(jié)構(gòu)體系采用鋼板和型鋼焊制的箱形結(jié)構(gòu)，單件最大重量不足3噸。上主梁、下主梁及斜橫梁間采用法蘭結(jié)構(gòu)用高強螺栓連接，易于搬運和拆裝。第三，該斜拉掛籃平衡重系統(tǒng)在已成形梁段用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋作為后錨點，取消了平衡重的壓重結(jié)構(gòu)，確保了掛籃的整體穩(wěn)定性能。第四，掛籃底部最大構(gòu)件距梁底可縮減70cm，增大與既有線鐵路接觸網(wǎng)安全距離。第五，該掛籃通用性強，為后期施工預(yù)留一定的擴張能力，稍做改裝即可用于其他梁高和幅寬的橋上。

1.2掛籃結(jié)構(gòu)參數(shù)

第一，適應(yīng)范圍。理論上說，每段使用掛籃澆筑長度為3m，但為了避免現(xiàn)實中的應(yīng)用困難，允許3.5-4m節(jié)段改造空間。同時，掛籃施工最大節(jié)段混凝土澆筑重量100噸，要預(yù)留最大節(jié)段150噸的施工能力；其中，箱梁底板寬6.7m，頂板寬13.4m，按等截面設(shè)計，并具備變截面改造的條件。第二，安全系數(shù)及結(jié)構(gòu)鋼度。掛籃行走時抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)＞2，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)＞1.5，容許應(yīng)力提高系數(shù)1.5，同時，底模板本身的最大計算撓度變形＜5mm，斜拉桿伸長量＜6mm。

2.高鐵跨既有鐵路連續(xù)梁斜拉掛籃設(shè)計

2.1承重系統(tǒng)設(shè)計

稱重系統(tǒng)是由主梁、滑梁、橫梁、上下限位器、活動支撐等部件構(gòu)成。其中，主梁是整個系統(tǒng)中擔負承重的主角，擔負著灌漿柱兩端以及模具自身的重量，同時為模板的走行提供支撐。參考設(shè)計要求，一般分為上下兩層模式，便于制造和施工操作，為了維護主梁的穩(wěn)定，除了設(shè)置支撐墊梁外，還可加上后端設(shè)壓緊器和預(yù)應(yīng)力筋連接，防止發(fā)生斷裂和顛覆。此外，還包括斜上橫梁，主要是位于主梁中部的兩側(cè)位置，通過一根兩槽鋼構(gòu)成的雙懸臂梁實現(xiàn)。

2.2模板系統(tǒng)設(shè)計

模板系統(tǒng)較為復(fù)雜，這和功能的多樣性相關(guān)，從底部向頂部依次的設(shè)計順序為：底模、側(cè)模、內(nèi)模、端模。

其中，底模板設(shè)計為鋼模，方便固定于底板縱梁上，發(fā)揮更大的穩(wěn)定性作用。側(cè)模亦為鋼模板，用來固定于側(cè)模桁架上，同時內(nèi)模通過拉條與外模板進行作用。端模板采用鋼模，同樣出于穩(wěn)定性考慮，位于內(nèi)外模之間。而外側(cè)模桁架為箱梁腹板外模支撐，既是箱梁上翼緣板的承托，又是外滑梁和底模分別前移時的支承。它由型鋼組成，順橋向間距100cm均布5片，通過與外側(cè)模整體鋼模及縱向角鋼連成統(tǒng)一整體。首尾的外側(cè)模桁架及整體鋼模與活動支承相連接，活動支承在前后下橫梁上，通過調(diào)整活動支承可以調(diào)整外側(cè)模標高，橫向通過拉條保證箱梁斷面的幾何尺寸，可調(diào)絲杠可以微調(diào)外模的橫向及豎向位置。

在外側(cè)模桁架內(nèi)側(cè)上隅角處設(shè)下有上下兩排滾筒，外滑梁在其中間穿過，外滑梁由兩槽鋼組成。兩端設(shè)有豎吊桿，穿過箱梁頂板預(yù)留孔而懸掛在主梁的上橫梁上。松開其后吊桿，外滑梁后端落在側(cè)模桁架的下滾筒上，此時外滑梁可隨主梁在外力牽引下向前滑移，到位后安上后吊桿。

很明顯，通過活動支承使底模橫梁與外側(cè)模桁架聯(lián)結(jié)，可以實現(xiàn)較好的獨立功能，例如，當?shù)啄２鹉Ｏ侣?，外?cè)模桁架的上滾筒即壓在外滑梁上緣，此時在外滑梁前端設(shè)有倒鏈牽引，不會直接脫落。

內(nèi)模桁架位于箱室內(nèi)頂板底，是頂板內(nèi)模支撐，又是內(nèi)滑梁和內(nèi)模分別前移時的支承。內(nèi)滑梁主要承擔內(nèi)模傳來的重量，當主梁前移時，松開內(nèi)滑梁后吊點，其可隨主梁在外力牽引下向前滑移到位，到位后下落內(nèi)模桁架及內(nèi)膜底板至內(nèi)滑梁上并移動到位，調(diào)整固定。

2.3走行系統(tǒng)

走行系統(tǒng)的設(shè)計并不復(fù)雜，主要包括滑梁的滑道、導(dǎo)向、錨固、頂推等裝置，此外，在側(cè)模與底模的走行系統(tǒng)中加入牽引裝置。

3.高鐵跨既有鐵路連續(xù)梁斜拉掛籃施工

3.1掛籃預(yù)壓

掛籃使用前，重點對斜吊桿做強度試驗，在張拉力大于等于500kN的時候，所有吊桿均做探傷檢查，后下吊桿、下限位器張拉力≥500kN，在內(nèi)、外模板的截面尺寸與設(shè)計尺寸對比檢驗后，利用鋼絞線將承臺預(yù)埋的型鋼與掛籃橫梁連接，采用4個100噸千斤頂同時對稱對掛籃進行預(yù)壓，按最大節(jié)段重量50%、100%、150%的3個階段施加張拉力，觀測出掛籃的彈性變形和非彈性變形值，對觀測結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析整理后，結(jié)果顯示掛籃實際變形值與設(shè)計的理論值相符，完全滿足結(jié)構(gòu)使用要求，可依據(jù)測得的彈性變形值，確定出后期掛籃模板預(yù)拱度調(diào)整值。

3.2掛籃行走

掛籃行走主要分3方面，實際施工時，底模、側(cè)模同步前移，內(nèi)模在底板鋼筋完工后再前移到位。第一，主梁走行，包括：（1）梁段張拉完成后，松開并抽出斜吊桿，抽出內(nèi)外滑梁后吊桿，滑梁后端落在內(nèi)外側(cè)模桁架下滾筒上；（2）松開壓緊器取掉限位銷，將后上限位器與主梁脫離，在支撐墊梁下鋪設(shè)鋼板，并在鋼板與墊梁間加適量圓鋼以減小摩擦阻力；第二，側(cè)模和底模走行，包括：（1）旋緊壓緊器豎向預(yù)應(yīng)力筋連結(jié)螺母，旋緊后限位器的連接螺栓用限位銷定位；（2）穿上后上吊桿并旋緊螺絲栓，拆除下限位器、后下吊桿，并用10噸倒鏈把底、側(cè)模固定支承在外?；荷希坏谌?，底、內(nèi)模前移，包括：（1）提升底板，安外側(cè)斜吊桿和后吊桿，提升側(cè)模至設(shè)計標高并予以固定，用斜吊桿精細調(diào)整底模標高；（2）綁扎底板鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力鋼束管道，綁腹板鋼筋，安裝豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋；（3）通過吊桿與主梁、上橫梁連結(jié)；內(nèi)模下落至內(nèi)滑梁上并前移到位，安裝內(nèi)斜吊桿。調(diào)整內(nèi)模頂標高，綁扎頂板及翼板鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力鋼束及管道；（4）調(diào)整標高檢查無誤后灌注新梁段砼、待砼達85%強度后進行張拉，滑移掛籃，重復(fù)以上步驟至合攏段。

最終，經(jīng)過科學(xué)組織與嚴格的現(xiàn)場施工，使得本項目高鐵連續(xù)梁施工圓滿結(jié)束，取得了滿意的效果，實現(xiàn)了鐵路客專跨既有鐵路連續(xù)梁斜拉掛籃設(shè)計與施工、掛籃的結(jié)構(gòu)形式、標準化掛籃選型等關(guān)鍵技術(shù)的既定目標任務(wù)，本文以上僅供與同行交流學(xué)習(xí)。

［1］宋先義.輕型斜拉掛籃設(shè)計與施工［J］.中國市政工程，2015，02：96-99+125.

［2］李向海.南平閩江大橋斜拉橋掛籃設(shè)計與施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2011，10：14-17+43.